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火星-火星娛樂-火星注冊-平臺首頁伺服電動機在自動控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，用于將輸入的控制電壓轉(zhuǎn)換成電機轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度輸出，伺服電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向隨著控制電壓的大小和極性的改變而改變。
伺服電動機有直流和交流兩大類。直流伺服電動機輸出功率較大，交流伺服電動機的輸出功率較小。
按照勵磁方式的不同，直流伺服電動機分為永磁式直流伺服電動機和電磁式直流伺服電動機。永磁式直流伺服電動機的磁極由永久磁鐵制成，不需要勵磁繞組和勵磁電源。電磁式直流伺服電動機一般采用他勵結(jié)構(gòu)，磁極由勵磁繞組構(gòu)成，通過單獨的勵磁電源供電。
按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，直流伺服電動機分為空心杯形轉(zhuǎn)子直流伺服電動機和無槽電樞直流伺服電動機?？招谋无D(zhuǎn)子直流伺服電動機由于其力能指標較低，現(xiàn)在已很少采用。無槽電樞直流伺服電動機的轉(zhuǎn)子是直徑較小的細長型圓柱鐵芯，通過耐熱樹脂將電樞繞組固定在鐵芯上，具有散熱好、力能指標高、快速性好的特點。
直流電動機的控制方式有兩種：一種稱為電樞控制，在電動機的勵磁繞組上加上恒壓勵磁，將控制電壓作用于電樞繞組來進行控制；一種稱為磁場控制，在電動機的電樞繞組上施加恒壓，將控制電壓作用于勵磁繞組來進行控制。
由于電樞控制的特性好，電樞控制中回路電感小，響應快，在自動控制系統(tǒng)中多采用電樞控制。
為電勢常數(shù)；CT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)；Ra為電樞回路電阻。由于直流伺服電動機的磁路一般不飽和，我們可以不考慮電樞反應，認為主磁通大小不變。
伺服電動機的機械特性，指控制電壓一定時轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩變化的關系。當作用于電樞回路的控制電壓U
不變時，轉(zhuǎn)矩T增大時轉(zhuǎn)速n降低，轉(zhuǎn)矩的增加與電動機的轉(zhuǎn)速降成正比，轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n之間成線性關系，不同控制電壓作用下的機械特性如圖4－2a所示。
伺服電動機的調(diào)節(jié)特性是指在一定的負載轉(zhuǎn)矩下，電動機穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速隨控制電壓變化的關系。當電動機的轉(zhuǎn)矩T不變時，控制電壓的增加與轉(zhuǎn)速的增加成正比，轉(zhuǎn)速n與控制電壓U
也成線性關系。不同轉(zhuǎn)矩時的調(diào)節(jié)特性如圖42b所示。由圖可知，當轉(zhuǎn)速n＝0時，不同轉(zhuǎn)矩T所需要的控制電壓Uc也是不同的，只有當電樞電壓大于這個電壓值，電動機才會轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)特性與橫軸的交點所對應的電壓值稱始動電壓。負載轉(zhuǎn)矩TL不同時，始動電壓也不同，TL越大，始動電壓越高，死區(qū)越大。負載越大，死區(qū)越大，伺服電機不靈敏，所以不可帶太大負載。直流伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，調(diào)整范圍大，起動轉(zhuǎn)矩大，效率高。缺點是電樞電流較大；電刷和換向器維護工作量大；接觸電阻不穩(wěn)定；電刷與換向器之間的火花有可能對控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。
交流伺服電動機在結(jié)構(gòu)上類似于單相異步電動機，它的定子鐵心中安放著空間相差90電角度的兩相繞組，一相稱為勵磁繞組，一相稱為控制繞組。電動機工作時，勵磁繞組接單相交流電壓，控制繞組接控制信號電壓，要求兩相電壓要同頻率。
交流伺服電動機的轉(zhuǎn)子有兩種結(jié)構(gòu)形式。一種是籠型轉(zhuǎn)子，與普通三相異步電動機籠型轉(zhuǎn)子相似，只不過在外形上更細長，從而減小了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，降低了電動機的機電時間常數(shù)。籠型轉(zhuǎn)子交流伺服電動機體積較大，氣隙小，所需的勵磁電流小，功率因數(shù)較高，電動機的機械強度大，但快速響應性能稍差，低速運行也不夠平穩(wěn)。
另一種是非磁性空心杯形轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子做成了杯形結(jié)構(gòu)，為了減小氣隙，在杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)還有一個內(nèi)定子，內(nèi)定子上不設繞組，只起導磁作用，轉(zhuǎn)子用鋁或鋁合金制成，杯壁厚0.2～0.8mm，轉(zhuǎn)動慣量小且具有較大的電阻，空心杯轉(zhuǎn)子交流伺服電動機結(jié)構(gòu)示意圖如圖4－3所示。杯型轉(zhuǎn)子交流伺服電動機具有響應快、運行平穩(wěn)的優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)復雜，氣隙大，空載電流大，功率因數(shù)較低。
交流伺服電動機勵磁繞組和控制繞組在空間位置上相差90電角度，工作時，勵磁繞組通入恒定交流電壓，控制繞組由伺服放大器供電通入控制電壓，兩個電壓的頻率相同，并且在相位上也相差90電角度。這樣，兩個繞組共同作用在電動機內(nèi)部產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)磁場，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下會在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應電動勢和電流，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。
由第三章可知，在單相異步電動機中，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來以后，斷開起動繞組，電動機仍然能夠轉(zhuǎn)動。如果在交流伺服電動機中，控制繞組斷開后，電動機仍然轉(zhuǎn)動，那么伺服電動機就處于“自轉(zhuǎn)”狀態(tài)，這是伺服電動機所不能允許的。
如何消除伺服電動機的“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象呢？只需要增加伺服電動機的轉(zhuǎn)子電阻就可以了。當控制繞組斷開后，只有勵磁繞組起到勵磁作用，單相交流繞組產(chǎn)生的是一個脈振磁場，脈振磁場可以分解為兩個方向相反大小相同的旋轉(zhuǎn)磁場。當轉(zhuǎn)子電阻較?。ㄅR界轉(zhuǎn)差率S
1）時，伺服電動機的機械特性如圖4－5a所示，曲線T+為正向旋轉(zhuǎn)磁場作用下的機械特性，曲線T為反向旋轉(zhuǎn)磁場作用下的機械特性，曲線T為合成機械特性曲線，可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速的方向相同，電動機仍然能夠轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)子電阻較大（Sm1）時，伺服電動機的機械特性如圖4－5b所示，曲線T為合成機械特性曲線，可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反，在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機能夠迅速地停止轉(zhuǎn)動，從而消除了交流伺服電動機的“自轉(zhuǎn)”。
在交流伺服電動機中，除了要求電動機不能“自轉(zhuǎn)”外，還要求改變加在控制繞組上的電壓的大小和相位，能夠改變電動機轉(zhuǎn)速的大小和方向。
根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁動勢理論，勵磁繞組和控制繞組共同作用產(chǎn)生的是一個旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向是由相位超前的那一相繞組轉(zhuǎn)向相位滯后的那一相繞組。改變控制繞組中控制電壓的相位，可以改變兩相繞組的超前滯后關系，從而改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，交流伺服電動機轉(zhuǎn)速方向也會發(fā)生變化。改變控制電壓的大小和相位，可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的磁通，從而改變電動機的電磁轉(zhuǎn)矩，交流伺服電動機轉(zhuǎn)速也會發(fā)生變化。
則轉(zhuǎn)速為0，電動機停轉(zhuǎn)。幅值控制的接線幅值控制和相位控制方式接線）相位控制
在這一種控制方式中，勵磁回路中所接的電容在選擇時要盡量使電動機起動時兩相繞組產(chǎn)生的磁動勢大小相等、相位差為90，以保證電動機有良好的起動性能。
在三種控制方法中，雖然幅相控制的機械特性和調(diào)節(jié)特性最差，但由于這種方法所采用的控制設備簡單，不用移相裝置，應用最為廣泛。
